2四、vb2_buffer和videobuf_buffer比較分析

看韋東山視頻第三期攝像頭驅動中構造了本身的vivi驅動，可是使用的videoBuf結構體，新的版本用的是vb2_buffer結構，我機器上（ubuntu12.04）使用的內核是linux3.2，看了看改動仍是挺大的，本身看代碼本身理解了下：

        首先是韋東山老師總結的攝像頭驅動的架構以下

 

攝像頭驅動程序必需的11個ioctl:

    // 表示它是一個攝像頭設備

 .vidioc_querycap      = vidioc_querycap,

    /* 用於列舉、得到、測試、設置攝像頭的數據的格式 */

 .vidioc_enum_fmt_vid_cap  = vidioc_enum_fmt_vid_cap,

 .vidioc_g_fmt_vid_cap     = vidioc_g_fmt_vid_cap,

 .vidioc_try_fmt_vid_cap   = vidioc_try_fmt_vid_cap,

 .vidioc_s_fmt_vid_cap     = vidioc_s_fmt_vid_cap,

    /* 緩衝區操做: 申請/查詢/放入隊列/取出隊列 */

 .vidioc_reqbufs       = vidioc_reqbufs,

 .vidioc_querybuf      = vidioc_querybuf,

 .vidioc_qbuf          = vidioc_qbuf,

 .vidioc_dqbuf         = vidioc_dqbuf,

 // 啓動/中止

 .vidioc_streamon      = vidioc_streamon,

 .vidioc_streamoff     = vidioc_streamoff,

     

分析數據的獲取過程：

1. 請求分配緩衝區: ioctl(4, VIDIOC_REQBUFS          // 請求系統分配緩衝區

2. 查詢映射緩衝區:  ioctl(4, VIDIOC_QUERYBUF         // 查詢所分配的緩衝區 

3. 把緩衝區放入隊列: ioctl(4, VIDIOC_QBUF             // 把緩衝區放入隊列         

4. 啓動攝像頭  ioctl(4, VIDIOC_STREAMON 

5. 用select查詢是否有數據  

6. 有數據後從隊列裏取出緩衝區  ioctl(4, VIDIOC_DQBUF

7. 應用程序根據VIDIOC_DQBUF所獲得緩衝區狀態，知道是哪個緩衝區有數據    就去讀對應的地址(該地址來自前面的mmap) 

 

對於架構都是同樣的，有關於VB2_buffer 的主要是數據的獲取過程，根據韋東山老師的視頻中分析步驟分析以下：

1，首先是建立並初始化一個vb2_queue結構體 ，

        static   struct vb2_queue    Myvivi_vb2_queue;

 

        struct vb2_queue  *q = &Myvivi_vb2_queue；

         q->type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;  // 類型

         q->io_modes = VB2_MMAP | VB2_USERPTR | VB2_READ;  // 該隊列支持的模式

         q->drv_priv = dev;  // 自定義模式

         q->buf_struct_size = sizeof(struct vivi_buffer);  // 將vb2_buffer結構體封裝到咱們本身的buffer中，此爲咱們本身的buffer的size

         q->ops = &vivi_video_qops;   

         q->mem_ops = &vb2_vmalloc_memops;     // 

        vb2_queue_init(q);

    其中vivi_video_qops 是 隊列的操做函數，之後的REQBUFS 等請求會調用到此中的函數，其結構以下

static struct vb2_ops vivi_video_qops = {

 .queue_setup = queue_setup,   // 必須有，vb2_queue_init中會判斷

 .buf_init = buffer_init,

 .buf_prepare = buffer_prepare,

 .buf_finish = buffer_finish,

 .buf_cleanup = buffer_cleanup,

 .buf_queue = buffer_queue,  // 必須有，vb2_queue_init中會判斷

 .start_streaming = start_streaming,

 .stop_streaming = stop_streaming,

 .wait_prepare = vivi_unlock,

 .wait_finish = vivi_lock,

};

      其中vb2_vmalloc_memops用於有關此隊列中mem分配問題，其中的函數通常不須要咱們本身寫，使用默認

const struct vb2_mem_ops vb2_vmalloc_memops = {

     .alloc = vb2_vmalloc_alloc,

     .put = vb2_vmalloc_put,

     .vaddr = vb2_vmalloc_vaddr,

     .mmap = vb2_vmalloc_mmap,

     .num_users = vb2_vmalloc_num_users,

};

 

2，初始化完成後，調用VIDIOC_REQBUFS  請求系統分配緩衝區，該函數的調用過程以下

    vb2_reqbufs  ===》

            q->ops->queue_setup此函數容許咱們的驅動函數自定義分配空間的大小

             __vb2_queue_alloc  分配vivi_buffer結構體的空間（緩存區頭部信息）， 若是使用的是V4L2_MEMORY_MMAP類型則 調用==>__vb2_buf_mem_alloc  ==> q->mem_ops->alloc  即vb2_vmalloc_alloc 分配空間，將分配的空間指向vb2_buffer->planes[0].mem_priv ,該指針保存着分配到的空間，該指針指向vb2_vmalloc_buf結構體

韋東山老師視頻中講的video_buf中，講到在這不真正的分配空間，可是在vb2中此時卻已經分配了空間，這是個人理解

 

3，查詢映射緩衝區 VIDIOC_QUERYBUF , 返回實際上分配到的buffer，

      查詢分配好的緩存區，返回v4l2_buffer結構，設置vb->state 

 

4，使用mmap

    vb2_mmap ==》q->mem_ops->mmap   即  vb2_vmalloc_mmap  用於映射，將上面分配好的vb2_buffer->planes[0].mem_priv指向的空間重映射到mmap參數中的用戶空間

 

5，把緩衝區放入隊列: VIDIOC_QBUF     

        vb2_qbuf    將 list_add_tail(&vb->queued_entry, &q->queued_list);    將vb2_buffer 放入隊列q的queued_list中

        設置vb->state = VB2_BUF_STATE_PREPARED;

 

6，  啓動攝像頭   VIDIOC_STREAMON 

    vb2_streamon 

        q->streaming = 1;   

// 若是 q->queued_list 中部位空，即有qbuf沒有被處理 調用__enqueue_in_driver （）

 

7, 用select查詢是否有數據  會調用poll函數   

       vb2_poll   等待 q->done_list 中有數據，   

 

8， 怎樣往 q->done_list 中添加數據呢 ？

每次調用qbuf 和 vidioc_streamon 時候都會查詢，若是這兩個條件都成立，則調用q->ops->buf_queue 將 核心中的vb2_buffer調如咱們寫的驅動中，放入一個列表， 在vivi中 週期性的調用函數向這個列表中的vb緩衝區中添加數據 即 向vb2_buffer->planes中添加數據 ，而後後調用  

vb2_buffer_done(&vb, VB2_BUF_STATE_DONE);  ==》 list_add_tail(&vb->done_entry, &q->done_list);  將vivi驅動中的vb2 放入 q->done_list中 ，而後設置vb->state = VB2_BUF_STATE_DONE;

最後wake_up(&q->done_wq);  喚醒poll中休眠的進程。

 

9，調用VIDIOC_DQBUF， 從隊列裏取出緩衝區

        vb2_dqbuf  ==> __vb2_get_done_vb  將q->done_list 中的vb2_buffer中提出來，而後 將vb2_buffer中的v4l2_buffer信息返回，並將其從q->done_list 中刪除

 

10，應用程序將數據取出來（mmap的空間）

 

總結：    

結構體以下 

struct vb2_buffer {

 struct v4l2_buffer v4l2_buf;    // 裏面有該vb2中數據的信息

 struct v4l2_plane v4l2_planes[VIDEO_MAX_PLANES];

 

 struct vb2_queue *vb2_queue;

 

 unsigned int num_planes;

 

/* Private: internal use only */

 enum vb2_buffer_state state;

 

 struct list_head queued_entry;

 struct list_head done_entry;

 

 struct vb2_plane planes[VIDEO_MAX_PLANES];   // 存放實際數據的結構

};

struct vb2_queue {

 enum v4l2_buf_type type;

 unsigned int io_modes;

 unsigned int io_flags;

 

 const struct vb2_ops *ops;

 const struct vb2_mem_ops *mem_ops;

 void *drv_priv;

 unsigned int buf_struct_size;

 

/* private: internal use only */

 enum v4l2_memory memory;

 struct vb2_buffer *bufs[VIDEO_MAX_FRAME];

 unsigned int num_buffers;

 

 struct list_head queued_list;

 

 atomic_t queued_count;

 struct list_head done_list;

 spinlock_t done_lock;

 wait_queue_head_t done_wq;

 

 void *alloc_ctx[VIDEO_MAX_PLANES];

 unsigned int plane_sizes[VIDEO_MAX_PLANES];

 

 unsigned int streaming:1;

 

 struct vb2_fileio_data *fileio;

};

在vb2中細化了鎖，而且將核心部分封裝，使咱們更容易使用。

與vb中有衝突的地方以下

1，結構中紅色部分都爲本身的數據，通常對於咱們的驅動程序來講不要使用，所以使用vb2_buffer時候不能（也不須要）直接指定vb->state 的內容。 好比說通知數據完成只須要調用 vb2_buffer_done(&vb2, VB2_BUF_STATE_DONE); 便可，

2，對於vb2_buffer,沒用供咱們使用的list，所以若是要將vb能夠放入list head，須要咱們本身添加list ，例如

struct vivi_buffer {

     /* common v4l buffer stuff -- must be first */

     struct vb2_buffer vb;

     struct list_head list;

};

使用vb2，總結以下 

    1，調用vb2_queue_init 初始化隊列  q 。

    2，調用reqbuf 時候會根據請求（v4l2_requestbuffers）分配vb2結構，而且加入到q->buf中

    3，調用querybuf時候，根據信息（v4l2_buffer）返回q->buf中對應的vb2_buffer的信息（v4l2_buffer）

    4，mmap上面信息對應的 vb空間到用戶空間

    5，調用qbuf 時，將對應的vb2_buffer ( vivi_bufer->list )添加到  q->queued_list 隊列中

    6，使用select 調用poll 休眠等待 q->done_list 有數據

    7， 調用qbuf 和 vidioc_streamon 時候都會查詢，若是這兩個條件都成立，則調用q->ops->buf_queue 將 核心中的vb2_buffer調如咱們寫的驅動中，放入一個列表，而後等待（上面的poll過程休眠）咱們的驅動程序將數據放入該vb2_buffer

    8， 數據存放完成後 調用vb2_buffer_done函數，即將上面有數據的vb2_buffer放入q->done_list中，而後喚醒上面poll休眠的進程

    9， poll喚醒後會調用dqbuf將q->done_list 中的vb2_buffer提出來後，將此vb2的信息（v4l2_buffer）返回

    10， 應用程序獲得buffer信息後，就去對應的mmap後的用戶空間中讀數據。

 

 

以上爲此次根據韋東山視頻步驟對vivi程序的分析，若有錯誤，忘指出